不管,CCD 或 CMOS,基本上两者都是利用矽感光二极管(photodiode)进行光与电的转换。这种转换的原理与各位手上具备太阳电能电子计算机的太阳能电池效应相近广光线越强、电力越强;反之,光线越弱、电力也越弱的道理,将光影像转换为电子数位资讯。
比较 CCD 和 CMOS 的结构,ADC的位置和数量是最大的不同。简单的说, CCD每曝光一次,在快门关闭后进行像素转移处理,将每一行中每一个像素(pixel)的电荷信号依序传入缓冲器中,由底端的线路导引输出至 CCD 旁的放大器进行放大,再串联ADC 輸出;相对地,CMOS 的设计中每个像素旁就直接连着 ADC(放大兼类比数位信号转换器),讯号直接放大并转换成数位资料。
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CCD |
CMOS |
设计 |
单一感光器 |
感光器连接放大器 |
灵敏度 |
同样面积下 高 |
感光开口小 低 |
成本 |
线路品质影响成品率 高 |
CMOS整合制成 低 |
解析度 |
连结复杂度低—高 |
低(新技术高) |
杂讯比 |
单一放大—低 |
百万放大—高 |
耗能比 |
需外加电压—高 |
直接放大—低 |
CCD的特色在于充分保持信号在传输时不失真(专属通道设计),透过每一个像素集合至单一放大器上再做统一处理,可以保持资料的完整性;CMOS的制做较简单,沒有专属通道的设计,因此必须先行放大再整合各个像素的资料。
1. ISO 感光度差异:由于 CMOS 每个像素包含了放大器与A/D转换电路,过多的额外设备压缩单一像素的感光区域的表面积,因此在 相同像素下,同样大小的感光器尺寸,CMOS的感光度会低于CCD。
2. 成本差异:CMOS 应用半导体工业常用的 MOS制程,可以一次整合全部周周边设施于单晶片中,节省加工晶片所需负担的成本 和成品率的损失;相对地 CCD 采用电荷传输方式输出信号,必须另辟传输通道,如果通道中有一个像素故障(Fail),就会导致一整排的信号拥塞,无法传送,因此CCD的成品率比CMOS低,加上另辟传输通道和外加 ADC 等周边,CCD的制造成本相对高于CMOS。
3. 解析度差异:在第一点感光度差异中,由于 CMOS 每个像素的结构比 CCD 复杂,其感光开口不及CCD大, 相对比较相同尺寸的CCD与CMOS感光器时,CCD感光器的解析度通常會会优于CMOS。不过,如果跳脱尺寸限制,目前业界的CMOS 感光原件已经可达到1400万像素 / 全片幅的设计,CMOS 技术在量率上的优势可以克服大尺寸感光原件制造上的困难,特別是全片幅 24mm--36mm 这样的大小。
4. 杂讯差异:由于CMOS每个感光二极管旁都搭配一个 ADC 放大器,如果以百万像素计,那么就需要百万个以上的 ADC 放大器,虽然是统一制造下的产品,但是每个放大器或多或少都有些微的差异存在,很难达到放大同步的效果,对比单一个放大器的CCD,CMOS最终计算出的杂讯就比较多。 详情请参看www.racctv.net |